GIS隔離開關絕緣放電故障分析

趙國強

摘要：GIS設備在高電壓等級電網應用廣泛，其安全可靠性直接影響電網的穩定運行。文中針對一起GIS隔離開關絕緣放電擊穿故障開始，通過解體檢查，故障事故分析，確認放電原因為隔離開關內部沒清理干凈，有異物存在引起電場畸變導致放電，最后根據故障原因，制定了相應的控制措施

關鍵詞：GIS設備;隔離開關;絕緣擊穿放電;故障分析

1 故障經過

2017年9月某750kV變電站II母線保護變化量差動保護動作， 750kV II母側斷路器跳閘。

2 現場問題檢查

故障發生后，現場運行人員對750kV II母和隔離開關進行了檢查，設備外觀和氣室內SF6氣體壓力正常。對隔離開關氣室排氣檢查發現氣室內SF6氣體有異味。隨后，現場對隔離開關氣室內SF6氣體組分進行了測試，其中SO2濃度為1040μL/L，H2S濃度為45.7μL/L，HF濃度16μL/L，CO濃度為57μL/L。其中，SO2和H2S濃度嚴重超標，初步判斷隔離開關發生內部放電故障。

3.隔離開關解體檢查

拆除隔離開關機構位置蓋板后發現隔離開關內部放電，動靜側及罐體內部均有燒蝕痕跡，拆除隔離開關靜側裝配，發現隔離開關靜側屏蔽罩燒蝕較嚴重，屏蔽罩上存在放電燒蝕孔洞3處，其中側面孔洞較大，直徑約30mm，盆式絕緣子邊緣被熏黑。隔離開關動側屏蔽罩也存在一定的燒蝕痕跡，屏蔽罩上存在較小的燒蝕孔洞1處。觀察隔離開關屏蔽罩，發現屏蔽罩內部存在部分細小的雜質異物。

4. 故障原因分析

4.1 放電路徑分析

觀察故障隔離開關的解體情況，隔離開關靜側屏蔽罩上孔洞位置與罐體燒蝕位置相對應，靜側屏蔽罩上小孔位置與動側屏蔽罩孔洞位置相對應，且都在放電燒蝕側。根據隔離開關的實際工況和內部燒蝕情況判斷，隔離開關靜側屏蔽罩孔洞位置首先對罐體燒蝕位置發生放電，放電電弧向動側屏蔽罩漂移，當電弧漂移到動側屏蔽罩時，電弧能量減小（動側屏蔽罩為懸浮電位），在動側屏蔽罩上燒蝕出較小孔洞。

4.2隔離開關屏蔽罩存在灰塵、異物或尖端、劃痕等造成放電

結合隔離開關解體時發現的屏蔽罩內部存在的異物，判定隔離開關發生放電故障的根本原因應為隔離開關屏蔽罩存在灰塵、異物或尖端造成。

總結：排除隔離開關靜側屏蔽罩存在劃痕的影響，造成本次放電故障的原因為隔離開關靜側屏蔽罩上存在灰塵、異物或尖端造成。

4.3隔離開關內部存在灰塵、異物或屏蔽罩存在尖端的可能原因

隔離開關內部存在灰塵、異物或者屏蔽罩存在尖端的原因主要有以下幾種可能：

1）該隔離開關動側安裝隔離盆式絕緣子（隔盆），隔離開關靜側屏蔽罩安裝支持盆式絕緣子（通盆），轉角母線一側與母線單元對接。現場安裝過程中，需要對支持盆式絕緣子及轉角母線罐體內壁進行清理，因清理不到位，存在灰塵或異物進入隔離開關氣室的可能。

2）隔離開關靜側屏蔽罩外表面進行噴漆處理，在裝配前需對屏蔽罩邊緣進行打磨清理。清理過程中，屏蔽罩漆層或異物可能掉落到屏蔽罩中，由于疏忽未清理干凈，導致屏蔽罩內部存在異物。

3）隔離開關裝配完成后在廠內進行200次機械操作，操作完成后進行二次清理。清理時由于人為疏忽，存在未完全清理干凈的可能性，導致隔離開關內部存在異物。

4）隔離開關靜側屏蔽罩本身在生產、轉運過程中可能產生微小尖端，在裝配清理過程中未被發現，裝配到隔離開關產品中。

5）隔離開關靜側銅鎢觸頭安裝時，安裝過程中，若操作不當，存在安裝工具與屏蔽罩磕碰的可能，導致屏蔽罩漆層破損或劃傷，并可能形成異物或尖端。

5 故障結論

根據隔離開關的解體檢查情況及相關計算結果判斷，造成本次750kV變電站800kV GIS隔離開關發生放電故障的原因是隔離開關內部存在灰塵、異物或屏蔽罩存在尖端造成。

6質量管控措施

經上述故障分析，及針對隔離開關內部存在灰塵、異物或者屏蔽罩存在尖端原因的推定，在后續生產過程中進一步加強零部件質量和安裝質量管控，具體如下：

6.1加強零部件進廠驗收、控制

1）成立零部件清理工段，對零部件進行清理、清洗，提高零部件清潔度，保證產品裝配質量。

2）由專人負責零部件的領用、驗收，對零部件外觀再次進行把關、確認，避免問題零部件進入裝配工段，進一步保證裝配質量。

3）設立專職工藝員，裝配前，對零部件檢查、確認，嚴格按工藝要求進行管控。

6.2細化清理工藝、制定清理管控措施

對待裝配零部件，嚴格執行工藝要求制定《氣室清理文件》納入公司文件，明確吸塵器清理順序、清理要求，清理后用保護膜包好備用。

6.3裝配過程控制的執行和監督

1）工作中設立自檢、互檢及專檢，重要部位設立停止點，專人進行檢查確認后才能進行后續工作，樹立每一步分裝都要清理徹底，提高整體質量意識，明確責任。

2）制定吸塵器清理順序，同時自制了吸塵器過渡接頭，確保產品特殊部位能夠清理到位。

3）制定機械操作后進行二次清理、檢查程序，確保產品零部件完全符合工藝要求。

4）產品封罐前，用強光手電再次檢查、確認，保證罐體內部清潔。

5）所有罐體連接時，必須使用導套、對中螺母或定位銷，螺栓的緊固過程嚴格執行左右、上下順序均勻進行把緊，防止對接過程中雜質、異物及金屬粉塵落入罐中。

6）運維人員在進行隔離開關和接地開關操作后，應核對分合閘指示位置，確認分合閘到位。隔離開關合閘送電后，應立即進行超聲波、特高頻局放檢測，并及時對操作合閘后的隔離開關氣室進行紅外測溫及氣體組分測試，確保提早發現內部缺陷。

7）積極開展帶電檢測工作，深入分析同設備不同時期的試驗數據，準確判斷設備運行狀態，及時發現問題妥善處理。

7結束語

此類故障是變電站內GIS電氣設備發生內部放電的一個典型事例，故障輕者發生閃絡，重者導致殼體炸裂，嚴重危害著人身安全及電網設備的安全穩定運行。因此，結合此次故障，分別從設備隱患排查、設備運行維護以及加強帶電檢測等方面提出了預防和反事故措施，確保設備在裝配后以最佳狀態運行。

另外，進一步明確了專業技術人員在檢修中注意的要點，并提出了相應的質量控制要求，以進一步規范GIS設備的檢修工藝流程。

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